Научный прорыв: вскоре солнечные панели можно будет печать как газеты
Инженеры из Университета Торонто усовершенствовали технологию производства солнечных панелей из перовскита. Новая методика позволит в будущем печатать высокоэффективные солнечные батареи с такой же легкостью, что и газеты. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.
Большинство солнечных панелей на рынке изготавливают из слоев кристаллического кремния. Они производятся при температурах выше 1000 градусов Цельсия и с использованием большого количества опасных растворителей.
В отличие от модулей из кристаллического кремния, панели из кристаллов перовскита тоньше и производятся из дешевых и светочувствительных материалов. На основе перовскита можно создавать так называемые «солнечные чернила», которые позволяют печатать панели на стекле, пластике и других материалах при помощи струйного принтера.
Однако главная проблема при производстве перовскитных модулей заключается в электро-селективном слое (ESL), который помогает извлекать вызванные солнечным излучением электроны из кристаллов перовскита.
«Наиболее эффективный материалы для создания ESL — это порошки, которые нужно спекать при температуре выше 500 градусов Цельсия. Этот слой нельзя нанести на полоску гибкого пластика или на уже готовую солнечную панель — они просто расплавятся», — описал проблему руководитель исследования Хаижень Тан.
Канадские ученые во главе с Таном разработали химическую реакцию, которая позволяет «выращивать» электро-селективный слой из наночастиц в растворе прямо на поверхности электрода. Этот процесс также требует нагревания, но температура при этом не превышает 150 градусов. При такой температуре большинство пластиков сохраняют свою форму
Эффективность полученных модулей составляет 20,1% — незначительное меньше, чем у перовскитных солнечных панелей, произведенных традиционным методом. Кроме того, даже после 500 часов эксплуатации батареи сохраняют более 90% своей первоначальной эффективности.
Новая технология позволит наносить солнечные панели на различные предметы и устройства: от чехлов для смартфонов до стеклопакетов. Также перовскитные модули можно наносить на обычные солнечные панели без повреждения основы и повышать эффективность до рекордных 30%.
В ноябре прошлого года ученые из Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли добились рекордного КПД. В пиковый период эффективность новых солнечных элементов достигала 26%. Прорыва удалось добиться благодаря сочетанию двух перовскитных материалов, каждый из которых впитывает разные длины волн солнечного света. Похожая методика позволила японским ученым удвоить КПД солнечных элементов. Повысить эффективность инженеры также пытаются с помощью экспериментов с материалами — фотолюминесцентнымии светопоглощающими.